CN106650978B - 一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法和装置，包括：定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；计算光伏发电的最大理论出力；通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p的乘积，判断预测相对误差；获取光伏功率预测精度评价指标；通过比较完成光伏预测精度评价指标的评估。该方法可有效反映不同时间段上光伏发电预测误差的大小，可实现对不同预测结果进行优劣分级，从而获得客观的预测精度评价结果；有效提高了光伏发电功率预测精度。

Description

一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法和装置
技术领域
本发明涉及能源发电技术领域，具体涉及一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法和装置。
背景技术
光伏发电不同于常规电源，需要对其发电情况提前进行功率预测，以指导电力系统的调度运行。目前，国内外学者已提出多种光伏发电功率预测方法，并且有多家公司研发的多个光伏发电功率预测系统正在运行。但受云层遮挡等原因，光伏发电具有随机性的特点，预测难度较大，各光伏发电功率预测系统的结果不尽相同，因此需要对光伏发电功率预测精度进行客观评价，以实现优胜劣汰，从而促进光伏发电功率预测精度的提高。
由于通常情况下，每个光伏电站只安装一套功率预测系统，且各光伏电站装机容量存在差异，因此无法使用绝对误差进行预测精度的评价，而需要通过相对误差予以实现。目前，现有的光伏发电功率预测精度评估方法主要参考风电功率预测精度评估方法，在计算相对误差时，以装机容量作为分母，以实现不同装机容量的光伏电站之间预测精度结果的比较。但由于光伏发电曲线具有典型的"馒头型"特点，如果在所有时段都采用光伏的装机容量作为分母，计算光伏发电功率预测结果的相对误差，会造成计算得到的评价结果普遍偏好，无法有效比较不同预测结果之间的优劣性。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法和装置，可有效反映不同时间段光伏发电预测误差值的大小，实现对不同预测结果进行优劣分级，从而得到客观的预测精度评价结果。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法，所述方法包括：
(1)定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；
(2)计算光伏发电的最大理论出力；
(3)通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p的乘积，判断预测相对误差；
(4)获取光伏功率预测精度评价指标；
(5)通过比较完成光伏预测精度评价指标的评估。
优选的，所述步骤(2)包括,根据光伏容量C、转换效率、倾角、所在经纬度和待评价时刻的太阳位置，计算t时刻光伏发电的最大理论出力
Figure GDA0002625409910000021
优选的，所述步骤(3)中，判断预测的光伏功率相对误差包括，当t时刻光伏发电的最大理论出力
Figure GDA0002625409910000022
时，预测相对误差Rt＝0；当
Figure GDA0002625409910000023
时，根据光伏功率预测结果
Figure GDA0002625409910000024
实际发电功率
Figure GDA0002625409910000025
计算t时刻预测相对误差
Figure GDA0002625409910000026
优选的，所述步骤(4)具体包括，通过计算获取T时间段内光伏功率预测精度评价指标：
Figure GDA0002625409910000027
其中，t∈T表示在计算时间T周期内的各个时间点；Rt为预测相对误差。
优选的，所述步骤(5)中，光伏预测精度评价指标的评估包括，利用现有技术方案，分别获取T时间段内光伏功率预测精度评价指标；通过比较各评价指标的大小，分析优劣度；所述预测精度指标的值越大，则预测效果越优。
一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估装置，所述装置包括：
设置单元，用于定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；
获取单元，计算光伏发电的最大理论出力；
判断单元，通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p乘积，判断预测相对误差；
生成单元，用于获取光伏功率预测精度评价指标；
比较单元，用于通过比较完成光伏预测精度的评估。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提出的光伏发电功率预测精度评估方法及装置，将各时刻光伏发电的理论最大功率值作为分母，计算光伏发电功率预测误差的相对值。该方法可有效解决不同光伏电站间预测精度的比较，并可避免因使用装机容量作为分母导致预测误差相对值区分不大的问题。该专利所提方法简单有效，可有效区分不同光伏发电功率水平下的预测精度，从而有利于不同预测结果之间的预测精度比较，实现对光伏发电功率预测精度的客观评价。
此外，因夜间及清晨时段光伏发电出力较小，对系统运行影响不大，本申请通过预先设定免评价时段的装机容量比例阈值，将该时段免于计入精度评价，从而避免了该时段预测误差相对值较大对评估结果的干扰。
附图说明
图1为本发明提供的考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法，包括：
(1)定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；
(2)计算光伏发电的最大理论出力；步骤(2)包括,根据光伏容量C、转换效率、倾角、所在经纬度和待评价时刻的太阳位置，计算t时刻光伏发电的最大理论出力
Figure GDA0002625409910000031
计算过程为：a、计算大气层外侧太阳辐射强度；b、计算到达地面的太阳辐射强度；c、根据到达地面的太阳辐射强度通过光电转化模型计算光伏发电的最大理论出力。
(3)通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p的乘积，判断预测相对误差；当t时刻光伏发电的最大理论出力
Figure GDA0002625409910000032
时，预测相对误差Rt＝0；当
Figure GDA0002625409910000033
时，根据光伏功率预测结果
Figure GDA0002625409910000034
实际发电功率
Figure GDA0002625409910000035
计算t时刻预测相对误
Figure GDA0002625409910000036
(4)获取光伏功率预测精度评价指标；
通过计算获取T时间段内光伏功率预测精度评价指标：
Figure GDA0002625409910000037
其中，t∈T表示在计算时间T周期内的各个时间点；Rt为预测相对误差。
(5)通过比较完成光伏预测精度评价指标的评估。具体为：利用现有技术方案，分别获取T时间段内光伏功率预测精度评价指标；通过比较各评价指标的大小，分析优劣度；所述预测精度指标的值越大，则预测效果越优。
一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估装置，所述装置包括：
设置单元，用于定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；
获取单元，计算光伏发电的最大理论出力；
判断单元，通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p乘积，判断预测相对误差；
生成单元，用于获取光伏功率预测精度评价指标；
比较单元，用于通过比较完成光伏预测精度的评估。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；
(2)计算光伏发电的最大理论出力；
(3)通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p的乘积，判断预测相对误差；
(4)获取光伏功率预测精度评价指标；
(5)通过比较完成光伏预测精度评价指标的评估；
所述步骤(3)中，判断预测的光伏功率相对误差包括，当t时刻光伏发电的最大理论出力
Figure FDA0002755695530000011
时，预测相对误差Rt＝0；当
Figure FDA0002755695530000012
时，根据光伏功率预测结果
Figure FDA0002755695530000013
实际发电功率
Figure FDA0002755695530000014
计算t时刻预测相对误差
Figure FDA0002755695530000015
其中，C为光伏容量；
所述步骤(4)具体包括，通过计算获取T时间段内光伏功率预测精度评价指标：
Figure FDA0002755695530000016
其中，t∈T表示在计算时间T周期内的各个时间点；Rt为预测相对误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括,根据光伏容量C、转换效率、倾角、所在经纬度和待评价时刻的太阳位置，计算t时刻光伏发电的最大理论出力
Figure FDA0002755695530000017
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，光伏预测精度评价指标的评估包括，利用现有技术方案，分别获取T时间段内光伏功率预测精度评价指标；通过比较各评价指标的大小，分析优劣度；预测精度指标的值越大，则预测效果越优。
4.应用于如权利要求1-3任意一种考虑太阳位置的光伏预测精度评估方法的评估装置，其特征在于，所述装置包括：设置单元，用于定义免评价时刻的装机容量比例阈值p；
获取单元，计算光伏发电的最大理论出力；
判断单元，通过所述光伏发电的最大理论出力与装机容量比例阈值p乘积，判断预测相对误差；
生成单元，用于获取光伏功率预测精度评价指标；
比较单元，用于通过比较完成光伏预测精度的评估。
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